авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ А К А Д Е М И Я НАУК

УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

КОМИ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ

Я.Э.ЮДОВИЧ, М.П.КЕТРИС

основы

литохимии

Ответственный редактор

д-р геол.-минер, наук,

проф. Л. В. МАХЛАЕВ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

«НАУКА»

2000

УДК 550.4

ББК 26.31

Ю 16

Ю д о в и ч Я. Э., К е т р н с М. П. Основы литохимии. - СПб.: Наука, 2000. -

479 с. 102 ил.

ISBN 5-02-024897-5 Литохимия - раздел геохимии осадочных пород. Предметом литохимии является распределение породообразующих химических элементов. На основе разработки банка данных, насчитывающего около 35 тыс. тщательно выверенных силикатных анализов, излагаются теоретические основы литохимии, формулируются ее главные эмпирические закономерности, показываются примеры решения актуальных гло бальных проблем литохимии, даются практические рекомендации по компьютерной обработке аналитических данных, намечается область перспективных исследований.

Книга будет необходима специалистам, имеющим дело с геохимией и рудогене зом осадочных горных пород и их аналогов.

Р е ц е н з е н ты:

д-р геол.-мин. наук, проф. В. Н. Ш В А Н О В, д-р геол.-мин. наук, проф. В. Т. ФРОЛОВ, д-р геол.-мин. наук, проф. Ю. А. ТКАЧЕВ -99--» 182 © Я. Э. Юдович, М. П. Кетрис, ISBN 5-02-024897-5 © Издательство «Наука», 275-летию Российской академии наук посвящается ПРЕДИСЛОВИЕ Термин «литохимия» так же правомерен, как и термин «петро химия», поскольку греческие слова «петра» и «литое» означают одно и то же - «камень». Однако геологическая традиция относит «камни» (т. е. горные породы), порожденные эндогенными высоко температурными процессами, к петрологии, а «камни», рожденные близ поверхности Земли, к литологии. По свидетельству. М. Стра хова [250], такое разделение наук обозначилось в 1916-1922 гг., когда в университетах начали читать самостоятельные курсы петрографии осадочных пород, а впоследствии и курсы литологии (которую на Западе называют седиментологией).

Следуя этой традиции, мы называем литохимией (по анало гии с петрохимией) ту часть геохимии, которая трактует вопросы валового химического состава осадочных горных пород и их аналогов.1 Будучи сестрой (возможно, незаконнорожденной!) петрохимии, литохимия занимает в геологических науках такое же пограничное положение — между литологией и геохимией.

Предметом литохимии является распределение породооб разующих химических компонентов осадочных горных пород и их аналогов. Как известно, такие компоненты определяются в полном силикатном анализе: SiO 2, TiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, FeO, MnO, CaO, Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5, CO 2, H 2 O, S и п. п. п. (потери при прокали вании). Иногда к этому списку добавляются еще Cl, F, В, Ba и некоторые другие, более редкие компоненты.

За четверть века с начала систематических литохимических исследований (при мерно с 1975 г.) нами было собрано (с тщательной проверкой аналитических сумм и отбраковкой некачественных анализов) более 30 тыс. силикатных анализов. В это число входят и несколько тысяч наших анализов, делавшихся в течение 30 лет (1967-1997 гг.) в ходе выполнения региональных научных тем Института геологии Коми НЦ УрО РАН (ранее - Коми филиала АН СССР). В качестве самостоятель ной научной темы литохимические исследования оформились в Институте геологии Аналогами осадочных пород, в соответствии с новейшей «Систематикой...»

[238], будем называть современные неконсолидированные осадки и параметаморфи ты.

только в 1994 г., а до этого они как бы созревали в недрах регионально-геохими ческих исследований.

Быстрое развитие физических методов анализа вещества привело к тому, что уже в 60-е годы в СССР (а на Западе - десятилетием раньше) силикатный анализ осадочной породы стал доступен любому геологу: он стал рядовым методом, приме няемым в геологической съемке не только крупного, но и среднего масштаба. Именно в это время в практике регионально-геохимических исследований Печорского Урала [295] стали широко применяться методы петрохимического анализа осадочных пород, что потребовало удобной в работе и корректной с формально-логических позцций химической классификации осадочных пород.

Первый вариант такой классификации был опубликован в 1986 г. [302]. К этому времени классификация уже прошла довольно значительную практическую проверку на материале палеозойских толщ Елецкой (палеошельфовой) структурно-формаци онной зоны Севера Урала. В дальнейшем границы отдельных таксонов несколько изменялись, а терминология уточнялась и совершенствовалась. Однако эти измене ния не были принципиальными: классификация оказалась вполне жизнеспособной.

Это обстоятельство послужило для нас «внутренним критерием истины» и побудило к более широкому применению литохимической методики для обработки не только региональных, но и глобальных данных.

Первым, по общему мнению, вполне удачным опытом такой обработки была монография «Геохимия черных сланцев» [300], где валовый состав всех черных сланцев мира (включая и их метаморфические эквиваленты) впервые был рассмотрен на единой методической основе - в терминах и границах химической классифика ции. Такой подход позволил корректно сравнивать между собой химический состав черных сланцев Земли в диапазоне геологического возраста от катархея до голоцена.

При этом практика показала, что химические таксоны не имеют полноценной «ми нералогической» замены. Далее мы увидим, что таксоны, выдаваемые за минерало гические [261], на самом деле остаются химическими.

В 1977-1985 гг. литохимические исследования стали уже важной составной частью регионально-геохимических работ в рамках научных тем: «Осадочные фор мации Пай-Хоя и перспективы их рудоносности» (1977-1981 гг.) и «Осадочные формации Лемвинской зоны Севера Урала и перспективы их рудоносности» (1982 1985 гг.). В этих исследованиях одной из главных проблем оказалась петрохимичес кая диагностика вулканогенной примеси в осадочных породах, порожденной как наземными эксплозиями (толщи карбона), так и подводными эксгаляциями (харак терны для маргаиценосных верхнедевонских толщ).

Результаты петрохимической диагностики вулканогенного мате риала [71, 74, 206, 297] вызвали значительный интерес геологов, о чем можно судить по «резонансу» в литературе [62-67, 108, 114, 118, 119, 170, 190-192, 237, 256]. В частности, была подтверждена эффективность использования модульных диаграмм, т. е. графиков, координатами которых служат предложенные нами (и нашими предшественниками) отношения оксидов - петрохимические моду ли.

В 1986-1993 гг. литохимическая проблематика подверглась даль нейшей разработке в рамках научной темы «Геохимия черносланце вых формаций Севера Урала и Тимана» - на материале древних ме таморфических толщ Полярного, Приполярного Урала и Тимана. Здесь мы столкнулись не только с традиционной проблемой диаг ностики первичного (дометаморфического) субстрата метаморфи тов [75, 111, 177, 310, 315], но и с необходимостью выявления фено мена аллохимического метаморфизма, который может сильно ос Работа по Тиману выполнялась нашей аспиранткой Л. И. Опаренковой.

ложнять диагностику субстрата. Неожиданно обнаружилось, что среди метаморфических толщ Приполярного Урала широким расп ространением пользуются щелочные метасоматиты - породы, конт растно обогащенные калием или натрием [309].

Наконец, в 1994-1998 гг., как уже сказано, литохимическая тематика впервые становится приоритетной и разрабатывается в двух блоках: глобальном и региональном.

В региональном блоке на первый план неожиданно выдвинулась старая проблема диагностики конвергентных гидролизатов, в свое время остро поставленная в замечательной книге В. Н. Разумовой [220]. Суть проблемы заключается в значительном сходстве продук тов выщелачивания и гидролиза двух разных генетических типов экзогенного (метаморфизованные коры выветривания) и эндогенно го (гидротермально-метасоматические образования - аргиллизиты и вторичные кварциты).

На Приполярном Урале в зоне межформационного контакта «уралиды / доура лиды» горные породы-гидролизаты имеют вид различных метаморфических сланцев:

серицитовых, парагонитовых, пирофиллитовых, хлоритоидных, гематитовых и ди аспоровых. Однако генезис гидролизатов не ясен вследствие конвергенции: они могут быть и метаморфизованными образованиями древней (кембрийской) коры выветривания по субстрату комплекса доуралид, и различными палеозойскими ме тасоматитами. Чрезвычайную актуальность этой «академической» проблеме придает то, что именно к зоне межформационного контакта приурочены все открытые здесь в последние годы проявления золота, палладия, алмазов, редких и редкоземельных элементов, марганца, метаморфизованных бокситов и железных руд [111, 186—188].

Первостепенную роль в решении проблемы генезиса металлоносных гидролизатов должны сыграть методы литохимии [111, 304, 308].

Итак, к настоящему времени литохимическая проблематика нашла отражение уже в целой серии наших работ: брошюрах-пре принтах [178, 301, 302], статьях [71, 130, 132, 206, 288, 298, 299, 301, 304, 308-310, 312, 315, 3 1 7 ] и монографиях [74, 111, 295,297, 300]. Широкий интерес геологов к литохимии (например, [114, и др.]) побудил нас в 1997 г. провести в г. Сыктывкаре Всероссий скую школу по литохимии.

Таким образом, назрела необходимость обобщения всего сделанного в теории и практике литохимии, чему и посвящена данная книга. В ней излагаются общетеоретические основы лито химии (ч. 1) и сжато освещаются некоторые ее глобальные пробле мы (ч. 2). Более детальной разработке этих и других проблем мы предполагаем посвятить специальные труды [301, с. 22-25].

Предлагаемая книга может заинтересовать две категории чита телей. Для одних (например, геохимиков) важными покажутся, вероятно, только теоретические вопросы и обобщения, а фактичес кий материал может представиться излишним и даже затрудняющим чтение. Для других же (например, литологов) интересными могут оказаться именно конкретные примеры интерпретации весьма обильного фактического материала. Чтобы удовлетворить интересы тех и других читателей, часть текста напечатана мелким шрифтом:

первые его могут пропустить при чтении без ущерба для понимания, тогда как вторые, напротив, именно в этих фрагментах могут обнаружить полезные для себя сведения.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ Act — актинолит Hsl - гидрослюда Anat — анатаз Mont - монтмориллонит Bt — биотит Ser - серицит Chl - хлорит Shm — шамозит Н е т — гематит Qu - кварц ВВЕДЕНИЕ ИЗ ИСТОРИИ ЛИТОХИМИИ:

ХИМИЧЕСКИЕ КЛАССИФИКАЦИИ Толчком к развитию литохимии в 60-е годы XX в. послужили интенсивные исследования в области реконструкции первичного (дометаморфического) субстрата метаморфических пород [183, 184, 211, 212, 222, 223, 246, 352]. Эти работы стимулировали изучение химического состава и неметаморфизованных осадочных пород. Дело в том, что для целей реконструкции геологам-метамор фистам понадобились некие эталоны - химические составы основ ных литотипов. И сразу же выяснилось, что с момента появления первой сводки Ф. Кларка геохимия породообразующих компонен тов осадочных пород очень слабо продвинулась вперед: надежных данных оказалось на удивление мало. Кроме того, и среди немета морфизованных осадочных пород имеется немало таких, правиль ный диагноз которых без химического анализа весьма затруднен.

Таковы, например, очень многие «черные сланцы», криптозернис тые фосфатные породы и т. п. Таким образом, уже к концу 60-х годов стало ясным, что и в области классической литологии химический анализ является важным, а нередко - и решающим инструментом в руках геолога.

Однако обработка данных химического анализа требует исполь зования каких-то классификационных сеток. Получив, например, анализ песчаника, в котором содержится 66 % SiO 2, 11 % Al 2 O 3 и 3 % K 2 O, геолог должен его интерпретировать путем сравнения с известными эталонами. Для этого требуется химическая класси фикация, которая может и не совпадать (или совпадать частично) с традиционной литологической систематикой.

Химические классификации появились уже в работах классиков геохимии;

в дальнейшем над ними работали геохимики, петрологи и литологи [302, с. 4-7]. Эти классификации можно подразделить на полные (классифицируется вся совокупность осадочных пород) и неполные (классифицируется только часть совокупности).

Классификация В. М. Гольдшмидта. По преобладанию поро дообразующих элементов выделялись пять групп осадочных пород:

1) кремнистые (точнее - кремнеземистые!) - Si;

2) глинистые - Al, Si, К;

3) железистые - Fe;

4) карбонатные Ca, (Mg);

5) эвапорито вые - (Ca), Na, (К, Mg).

Классификация финских геохимиков К. Ранкамы и Т. Саха мы. Отличается от взятой за основу классификации Гольдшмидта только тем, что добавлена еще одна группа - углеродистых «черных сланцев», часто обогащенных пиритом, иногда также с повышен ным содержанием марганца. Классификация Б. Мейсона. Она положена в основу обширной компиляции 2842 химических анализов осадочных пород, выпол ненных Геологической службой С Ш А по территориям Западных штатов: Колорадо, Канзас, Монтана, Небраска, Южная и Северная Дакота и Вайоминг [333]. Основанием классификации являются четыре признака, из которых три первых - нормативные: 1) глина R 2 O 3 · 3 S i 0 2 • n H 2 0 ;

2) свободный SiO 2 ;

3) карбонаты (CaCO 3 + + MgCO 3 );

4) все остальные компоненты.

По количеству первых трех нормативных компонентов породы разделяются на три крупные категории: а) нормальные (более 90 %), б) смешанные (90-50 % ) и в) специализированные (менее 50 % ). Подчеркивается условность границы «специализированных»

пород, которые часто попадают в категорию смешанных. Нормаль ные породы дополнительно подразделяются на треугольном графи ке, где содержания более 75 % каждого компонента отвечают группам глинистых, кремнистых и карбонатных пород, а три поля в середине треугольника - трем группам таких смешанных пород, в которых два компонента превосходят по содержанию третий, но не достигают 75 %.

Таким образом, преобладающие в стратисфере «нормальные» по роды разделены на 6 групп. Кроме того, в группе карбонатов выделе ны две подгруппы по содержанию 90 % нормативного карбоната.

«Специализированная» категория включает в себя все осадочные руды. По преобладанию ведущих компонентов она разделена на 8 групп.

-группа (глиноземистые породы) со значением модуля (в вес. %) S i 0 2 / A l 2 0 3 от 3.00 до 0.00, с более дробным разделением на три подгруппы:

Hk (каолинитовые глины) - 3.00-1.766;

Ha (высокоглиноземис тые глины) - 1.768-0.371;

Hh (бокситы и бокситовые глины) 0.371-0.000.

-группа (каменная соль) - более 50 % NaCl.

G-группа (гипсы) - более 50 % гипса CaSO 4 · 2 Н 2 0 или ангид рита CaSO 4.

S-группа (сульфатные, сульфатно-карбонатные и селитряные породы) - более 50 % солей Na и Mg.

P-группа (фосфориты) - более 21.1 % P 2 O 5, что соответствует 50 % фторапатита 9СаО · ЗР 2 0 5 • CaF 2.

На самом деле, марганценосными могут быть черные сланцы только с заметной карбонатностью [300, с. 208;

303, с. 263].

Fe-группа (железистые породы) - более 50 % Fe 2 O 3 или FeO.

Мп-группа (марганцовистые породы) - более 50 % MnO.

М-группа (смешанные) - это те из «специализированных»

пород, в которых ни один из «специальных» компонентов не достигает 50 %. Классификация Б. Мейсона привлекает тем, что заостряет вни мание на осадочных рудах, т. е. на седиментитах контрастного состава - резко обогащенных одним компонентом. Как известно, наличие таких образований является спецификой именно страти сферы - порождения биосферы Земли [51].

Вместе с тем не видно логики в том, что одни контрастные породы, такие как карбонатные или кремнистые (содержащие, например, больше 90 % CaCO 3 или SiO 2 ), попали в одну группу, а другие, не менее контрастные (с MnO, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 ), - в другую, только потому, что последние меньше распространены. Это значит, что в неявном виде в классификации использовано еще одно основание - относительная распространенность осадочных пород.

Конечно, такой прагматичный подход не лишен удобства, но едва ли правилен. Заметим также, что других примеров использования классификации Б. Мейсона, кроме как в сводке Т. Хилла и других более чем тридцатилетней давности [333], - мы не знаем. Это может косвенно указать на то, что классификация не прижилась, остав шись «предметом одноразового пользования». Классификация X. Деляроша и М. Рубо. Построена на двух параметрах, в которых использованы содержания только трех компонентов: (А1/3 - К) и ( A l / 3 - Na). На графике с такими координатами нанесены точки составов как осадочных, так и вулканических пород, образующие поля с весьма неопределенными границами. Нет ничего удивительного в том, что эта классификация не получила широкого распространения.

Классификация А. А. Маракушева [168]. Также построена на двух параметрах с использованием трех компонентов, но вместо алюминия использованы SiO 2 и (Na 2 O + K 2 O). Как известно, оба параметра являются базовыми для петрологии, так как отражают Хорошим примером таких пород могут служить фосфатоносные черные сланцы пермской формации Фосфория, состоящие из трех «нормальных» (кремнистого, карбонатного, глинистого) и двух «специализированных» (фосфатного и углеродис того) компонентов [300, с.111].

3 Такова судьба многих безупречно логичных классификаций, которые тем не менее могут напрочь отторгаться практикой. Например, предложенная нами клас сификация конкреций [287], насколько нам известно, никогда и никем не исполь зовалась. Из нее в научную литературу проник только один термин - конкрецоиды (например, [153]). Причины принятия или отторжения классификационных новаций совершенно иррациональны - как и любых новаций в языке. Например, как указывал Корней Чуковский («Живой как жизнь» - M.: Молодая гвардия, 1962) в 20-х годах в молодежном жаргоне появились три слова: раздевалка (вместо «разде вальня»), столовка (вместо «столовая») и читалка (вместо «читальня»). Первое слово прочно вошло в литературный язык (сейчас никому не придет в голову произнести или написать «раздевальня»), а два других были отторгнуты, так и оставшись жаргонными. Причины этого никто объяснить не может.

два фундаментальных признака горных пород - кремнекислотность и щелочность. Классификация предназначена для систематики изверженных и метаморфических пород. Поскольку среди вторых много первично-осадочных, в принципе классификация могла бы использоваться и для осадочных пород. Все же думается, что не следует использовать содержание SiO 2 без нормировки;

предпочти тельнее было бы применять нормированную величину типа алюмо кре^ниевого, фемического или гидролизатного модулей. 4 Сохраняя значение кремнекислотности, такие модули позволяют учитывать содержания других важных компонентов осадочной породы.

Классификация А. Симонена [352]. Предназначалась для диаг ностики первичного субстрата метаморфических пород. Она пред ставляет собой график, на который нанесены точки составов метаморфических пород свекофеннского комплекса Юго-Западной Финляндии. По осям графика отложены два параметра (не имеющие специального названия) - простой (ось абсцисс) и сложный (ось ординат): простой параметр - числовая характеристика Ниггли S;

сложный параметр - комбинация чисел Ниггли : (al - fm) (с + alk). 5 На диаграмме в этих координатах были выделены поля первичных составов метаморфических пород: карбонатных (I), вулканогенных (II), глинистых (III) и песчаных (IV).

Работа А. Симонена имела важное значение, причем не столько научное, сколько «психологическое»: она показала, что диагности ка первичного субстрата метаморфитов вполне возможна, если подобрать такие петрохимические параметры, которые отражали бы сущность процессов осадочной дифференциации вещества. Так, примеру своего коллеги последовал Э. Пелтола, который в работе по черным сланцам района Оутокумпу (о составе этих пород см.:

[300, с. 42]) применил диаграмму А. Симонена, но вместо (al - fm) использовал только fm [347]. По мнению А. А. Предовского, эта новация исправляет «некоторые недостатки методики А. Симоне на» [211, с. 8].

Классификация А. А. Предовского. Также предназначена для диагностики первичного субстрата метаморфических пород. Ее автор был вдохновлен успехом А. Симонена, считая, что «диаграм ма А. Симонена обладает определенной степенью разрешения, обус ловленной целенаправленным выбором параметров, отражающих в известной мере существо осадочной дифференциации. В то же время объединение параметров al ufm... приводит к значительному перекрытию полей осадков и изверженных пород... и, следователь но, к неопределенности в интерпретации химического состава в этой зоне» [211, с. 8].

Об этих модулях см. в гл. 3.

5 Напомним читателю, что «числа» П. Ниггли представляют собою некоторые функции молекулярных количеств компонентов, а именно: al = AI2O3 · 100/;

f m = = [ ( F e O ' + MgO + ) / ] · 100;

FeO' = F e 2 O 3 + FeO;

с - CaO · 100/;

alk = = {[0.5 ( N a 2 O + K 2 O)] 1 0 0 ) / ;

S = SiO 2 · 100/;

= Al 2 O 3 + 2 F e 2 0 3 + FeO + + MgO + MnO + CaO + Na 2 O + K 2 O.

Классификация А. А. Предовского строится на трех петрохими ческих модулях, для вычисления которых (как и у А. Симонена) требуется предварительный перевод весовых процентов в молеку лярные количества: F (фемичность) = (FeO + Ёе 2 0з + MgO)/SiC2;

А (частная глиноземистость) = А1 2 0з - (K 2 O + Na 2 O + CaO*);

К {«соотношение щелочей») = K 2 O - Na 2 O, где CaO* означает молекулярное количество извести, уменьшенное на величину CaO = = CO 2. Таким образом, величина CaO* выражает «некарбонатный»

CaO. Параметр F напоминает величину f m у П.Ниггли (такой же числитель), отличаясь нормировкой: при вычислении f m нормиров ка производится по сумме всех компонентов без SiO 2, а при вычислении F - наоборот, только по SiO 2.

Каждый состав изображается на графике одновременно двумя точками: слева в координатах K-F, справа - в координатах A-F.

На основании сводки значительного числа анализов на этих графи ках оконтурены поля типичных составов, что и позволяет исполь зовать диаграмму для диагностических целей.

Был период (70-80-е годы), когда диаграмма А. А. Предовского, несмотря на ее очевидные изъяны, была весьма популярной. Теперь эта популярность сильно убавилась: дело в том, что для диаграммы А. А. Предовского (как и для диаграммы его предшественника А. Симонена!) характерно сильное перекрывание полей. Так, каса ясь диагностических возможностей правого поля графика (A-F), ленинградский литолог В. Н. Шванов писал: «непреодолимые труд ности возникают при попытках отделить по химическому составу полевошпатовые, полевошпатово-кварцевые песчаники, слюдистые песчаники и туфовые породы кислого состава от кислых и средних магматических пород: гранитов, плагиогранитов, диоритов и их эффузивных аналогов, поскольку поля последних полностью пере крывают поля соответствующих песчаных пород» [276, с. 133 134].

Такая ситуация, с одной стороны, конечно, объективно отражает большое сходство указанных В. Н. Швановым составов, но с дру гой - обязана и не совсем удачной конструкции параметров.

Во-первых, превосходное изобретение А. А. Предовского - па раметр F не универсален. Он хорош только для пород петрогенных и пирогенных, таких как базитовые туфы и вулканомиктовые грау вакки с обилием гидрослюдисто-хлоритового матрикса, и для ос новных туффоидов с высокой фемичностью. В остальных же случаях (весьма многочисленных) сказывается отсутствие в пара метре глинозема.

Во-вторых, попытка отразить щелочность и глиноземистость пород через разности, а не через отношения, порочна в принципе.

Она уводит нас от нормированных значений к некоторому числу атомов, информативность которого нередко весьма сомнительна.

Например, мы получим одинаковую величину К и при K 2 O = 3 %, Na 2 O = 1 % (К = 64 - 32 = 32) и при K 2 O = 6 %, Na 2 O = 3 % (К = = 128 - 96 = 32). В обоих случаях атомных единиц калия на 32 больше, чем атомных единиц натрия. Но ведь составы этих пород совершенно различны! Первый может отвечать какому-то нормаль ному пелитоиду (глинистой породе). Второй же является экзотичес ким хемотипом - алкалитом - и может отвечать щелочному туфу или даже щелочному метасоматиту. При этом вполне возможно, что и по параметру F породы не обнаружат особых различий, что и приведет к попаданию фигуративных точек на графике K-F в близкую область.

В-третьих (и это свойственно всем другим классификациям с CaO в качестве параметра), всякая попытка построения параметров с включением в них CaO неизбежно требует элементов норматив ного пересчета. В параметре А («частная глиноземистость») при ходится вычислять некарбонатный CaO*. Однако в породах с доломитом, магнезитом, анкеритом, сидеритом пришлось бы, следуя такой логике, вычислять и величины MgO*, FeO*, но этого не делается (и правильно). Ниже мы увидим, что CaO как важнейший гидрогенный компонент осадочных пород просто противопока зан их химической классификации. Она должна строиться так, чтобы, сразу отделив «овец от козлищ», т. е. карбонатные породы (CO 2 20 %) от некарбонатных, оперировать с компонентами, в число которых CaO не входит. Эта же установка (в более слабой форме) касается и MgO. Классификация А. Н. Неелова [183]. Предназначена, как и у А. А. Предовского, для диагностики первичной природы метамор фических пород - как первично-осадочных, так и вулканогенных.

Она строится на девяти параметрах, представляющих собой функ ции от содержаний компонентов, выраженных в молекулярных количествах: s = S i O 2 / !, а = A l 2 0 3 / S i 0 2, b = FeO + Fe 2 O 3 + MnO + + MgO + CaO, т = MgO/(MgO + CaO), / = (FeO + F e, 0 3 ) / b, t = = T i 0 2 / A l 2 0 3, = K 2 O + Na 2 O, k = K 2 0 / n, с = (2C0 2 /Z)-100 %, где - сумма всех компонентов.

Основными к л а с с и ф и к а ц и о н н ы м и параметрами являются а (7 надгрупп и 11 групп) и b (по пять подгрупп в каждой группе). В координатах а - Ь оконтуриваются поля составов, а значения пара метров п, k, т показываются с помощью специальных геометричес ких построений (как в системе А. Н. Заварицкого). При этом пара метр (общая щелочность) используется для выделения четырех классов, а параметр к (калиевость) - для выделения семи семейств.

Классификация и график А. Н. Неелова еще более популярны, чем у А. А. Предовского. Особенно часто они использовались в Отметим еще забавное недоразумение, связанное с самим построением диа граммы А. А. Предовского: оно иллюстрирует давний тезис В. В. Белоусова о прин ципиальной «несовместимости» геологии с математикой. Дело в том, что вследствие большой дисперсии параметров для них использована логарифмическая шкала (0.001-0.01-0.1-1.0 и т.д.). Однако в н у т р и логарифмических интервалов шкала разделена на р а в н ы е интервалы ( 1 - 2 - 3 и т. д.)... Эта грубая ошибка (как, очевид но, - влияющая на положение контуров полей) не была замечена никем из после дователей А. А. Предовского и воспроизведена во множестве публикаций!

работах петербургских геологов (например, А. В. Сочавы и ряда других). Важно, что сам автор (как и А. А. Предовский) с успехом использовал свою классификацию при обработке огромного коли чества анализов метаморфических пород [184].

К достоинствам графика А. Н. Неелова относится удачный выбор параметров. Так, алюмокремниевый модуль а, хотя и грубо, но все же отражает глинистость обломочных пород, что позволило А. Н. Неелову выделить на своей диаграмме поля песчаников, алев ролитов и пелитов, границы которых в основном совпадают с литологическими. Не вызывает сомнения фундаментальный харак тер параметров с щелочами ( и к), традиционно используемых в петрологии. Они явно лучше параметра К у А. А. Предовского.

Несомненной заслугой А. Н. Неелова является использование тако го информативного параметра, как титановый модуль (г), к сожале нию в «нечитаемой» (нетрадиционной) форме молекулярных отно шений. Наконец, А. Н. Неелов, хотя и продолжает использовать тради ционные литотипы, делает попытку построения настоящей хими ческой классификации - с введением соответствующей терминкла туры («сиаллиты» и др.). Однако эта попытка половинчатая;

прин ципиальный вопрос о соотношении хемотипов (таксонов хими ческой классификации) с литотипами (таксонами литологической классификации) ни А. Н. Нееловым, ни другими литологами или петрологами никогда не ставился. Наоборот, возможность постро ения самостоятельной химической классификации решительно от вергалась выдающимся петрологом А. Н. Заварицким [106], а в наши дни - ведущими отечественными литологами - В. Т. Фроло вым [262] и В. Н. Швановым [276].

Рассмотренные классификации были полными - они претендо вали на систематику всей совокупности осадочных и/или осадочно метаморфических пород. Неполные классификации используют хи мический состав лишь для некоторых типов осадочных пород.

Из них наиболее важна классификация Jl. В. Пустовалова, на которой было воспитано целое поколение советских литологов. В основу классификации JI. В. Пустовалов положил миграционную способность вещества осадочных пород, «так как только на осно вании этого принципа можно расположить все осадочные породы в преемственный классификационный ряд, отражающий их „родст во" (парагенезис)» [216, с. 100].

Вообще использование молекулярных отношений вместо простых весовых про центов - это просто пережиток «романтики атомного века», когда казалось, что использование числа атомов вместо их массы дает нам новое знание. На самом же деле, это мираж: атомные (или молекулярные) количества функционально связаны с весовыми процентами и по этой причине ничуть не лучше первых. Не случайно в петрохимии совершенно вышла из употребления сложная систематика А. Н. Зава рицкого и ей подобные, вытесненные простыми бинарными диаграммами, где коор динатами служат весовые проценты компонентов или их отношений-модулей (на пример, К2О-Т1О2 и т. п.).

Отсюда вытекают и два разных основания классификации.

«Показателем миграционной способности минеральных обломков прежде всего является их величина. Поэтому в качестве основного классификационного признака для класса кластогенных пород дол жна быть избрана величина составляющих их обломков;

все ос тальные признаки являются для этого класса подчиненными. По казателем миграционной способности хемогенных компонентов является их химический состав. Поэтому основным классификаци онным признаком для класса хемогенных пород должен явиться их химический состав» (там же).

Как видим, у Л. В. Пустовалова [216] классифицированию пред шествуют генетические построения: прежде чем классифициро вать, мы должны отнести породу к кластогенной или хемогенной.

Среди «продуктов химической дифференциации» JI. В. Пустовалов выделял ферролиты, манганолиты, баролиты, купролиты, сили колиты, фосфоролиты, феррисиликалиты, сульфидолиты, кальци толиты, доломитолиты, целестинолиты, фторолиты, сульфа толиты, галолиты, аквалиты, сиаллиты, аллиты и каустобио литы. Как видим, термины JI. В. Пустовалова построены по-разному.

Одни из них образованы прибавлением суффикса «лит» к названию химического элемента (фосфоролиты, фторолиты, аллиты), дру гие - к названию минерала (кальцитолиты, целестинолиты), а третьи - к названию оксида (силиколиты), в чем можно усмотреть некоторую непоследовательность. Отчасти непоследователен и В. Т. Фролов, оставив за фосфатными породами название «фосфо риты», а железистые отчего-то назвав «феррито(?)литы» (логичнее, конечно, «ферролиты» или, еще лучше, - «Fe-оксидолиты», ис пользуя термин из новейшей классификации петербургских и мос ковских литологов [238]).

В отличие от JI. В. Пустовалова зарубежные геохимики Б. Myp и У. Деннен предложили химическую классификацию не для био хемогенных, а для терригенных пород. На треугольнике атомных количеств Si, Al и Fe они выделили семейства ортокварцитов, песчаников, субграувакк, граувакк и сланцев [344]. О достоинствах этой классификации судить трудно, поскольку нам неизвестны примеры ее применения.

Классификация М. П. Кетрис, также предложенная для тер ригенных пород, была попыткой усовершенствовать график А. А. Предовского путем своеобразной «гибридизации» его с гра ф и к о м А. Н. Неелова - замены параметра F на параметр а (Al 2 O 3 ZSiO 2 ). Однако и на графике в координатах а-К было обнаружено сильное перекрытие составов глинистых пород [132].

Заметим, что первая попытка реанимации совершенно забытых терминов Л. В. Пустовалова была сделана нами в 1986 г. [302] для названия ряда таксонов нашей химической классификации, а затем многие из этих терминов были исполь зованы В. Т. Фроловым в его фундаментальной «Литологии» [261].

Таблица Классы осадочных пород по Ю. П. Казанскому, 1987 г. [194, с. 22) Состав Класс Аллитный, или глиноземный Гиббсит, бемит, диаспор, корунд Силицитный, или кремнистый Опал, кристобалит, халцедон, кварц и ДР· Железоокисный Гидрогетит, гетит, гематит, магнетит Марганцевоокисный Пиролюзит, манганит, псиломелан, браунит, гаусманит и др.

Сиаллитный или силикатно-алюмо- Полевые шпаты, глинистые м и н е силикатный ралы, в том числе м и н е р а л ы группы глауконита, хлориты, цеолиты, ц и р кон, гранаты, обломки алюмосиликат ных пород и вулканического стекла Фосфатный Разновидности апатита, железо- и алюмофосфаты, м о н а ц и т Кальцит, магнезиальный кальцит, ара Карбонатный гонит, доломит, протодоломит, магне зит, сидерит, родохрозит, с т р о н ц и а нит, малахит, сода, трона, давсонит Гипс, полугидрат, ангидрит, целестин, Сульфатный тенардит, мирабилит, астраханит, по лигалит, эпсомит, кизерит, к а и н и т и др.

Хлоридный Галит, сильвин, карналлит, б и ш о ф и т, алунит* Гидроборацит, колеманит, бура и др.

Боратный Пирит, марказит, халькозин, галенит, Сульфидный сфалерит, халькопирит Самородная сера Серный Натровая и калиевая селитры Нитратный Флюорит (ратовкит) Фторидный Ф о р м е н н ы е и бесструктурные к о м п о Углеводородный (каустобиолитный) ненты торфа, углей, битумы и биту моиды * Непонятно, как алунит KAb(S04)2(0H)6 попал в хлоридный класс.

Существует также множество литологических работ, в которых для литологических целей используются разные виды нормативных пересчетов. Так, петербургский литолог В. Н. Шванов, внесший крупный вклад в петрографию песчаных пород [276], а в последние годы возглавивший коллектив литологов, создавших новейшую литологическую систематику [238], в 1974 г. предложил служебную химическую классификацию песчаников, предназначенную для оп ределения их минерального типа [275]. Для этого по данным химического анализа вычисляются четыре нормативных компонен та (полевые шпаты, кварц, глина и «обломки пород», приравненные по составу к андезито-базальту), а затем выполняются довольно сложные графические построения.

Классификация Ю. П. Казанского (1987 г.) предложена в кол лективном труде сибирских литологов и петрологов «Осадочные породы (классификация, характеристика, генезис)» [194]. Эта клас сификация никогда и никем не называлась химической, а, по словам автора, она является «строго минералогической»: «Предлагается наиболее крупные подразделения (классы) выделять строго по минералогическому признаку (присутствие определенной химичес ки близкой ассоциации минералов). Они объединяют породы, состо ящие на 50% и более из породообразующих минералов близкого типа... Классы подразделяются по структурным признакам на семейства, в которых выделяются группы пород» [194, с. 21]. Всего выделено 15 классов (табл. 1).

Как видно из таблицы, все классы имеют названия химичес ких соединений, а вовсе не минералов. Только в классе 5 в качестве равноправных (синонимов) использованы наименования из систематики минералов - класса (силикаты) и отдела внутри этого класса (алюмосиликаты) [80]. Поэтому на высшем таксо номическом уровне (а здесь это - классы) данная классифика ция несомненно является химической. Отличие от «откровен ной» химической классификации состоит только в том, что здесь границы заданы по 50 % химического соединения (например, CaCO 3 ), а в химической классификации ту же границу можно задать по стехиометрическому содержанию химического компонента (на пример, CO 2 ), соответствующего данному содержанию химического соединения: 50%-ное содержание в породе CaCO 3 точно соответст вует 22 % CO 2. Очевидно, что различие в способе задания границы классов (в данном случае - класса карбонатолитов) непринципи ально - оба указанных способа совершенно равноправны.

ЧАСТЬ I ОБЩИЕ ВОПРОСЫ КЛАССИФИКАЦИИ И ДИАГНОЗА ГЛАВА ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ТИПИЗАЦИЯ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД 1.1. Классификационная проблема Используя термин «осадочные породы», геологи вполне понима ют друг друга, хотя его смысл довольно далек от формально-логи ческого: далеко не все осадочные породы суть продукты «осажде ния» - седиментации. Например, породы элювиальные и каустобио литы формально как бы не являются «осадочными». Тем не менее в понимании объема термина никогда не было серьезных разногла сий;

почти все соглашались, что «осадочная» - это, согласно М. С. Швецову [70, т. I, с. 118], «горная порода, существующая в термодинамических условиях, характерных для поверхностных час тей земной коры, и образующаяся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения разл[ичных] г[орных] п[ород], хим[ического] и механического выпадения осадка из воды (а также из воздуха и льда! - Я. Ю., М. К.), жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно».

Иное, но тем не менее очень близкое по смыслу определение осадочной породы дает А. Ф. Белоусов [194, с. 7]: «Осадочные породы Земли - это неискусственные твердофазные агрегаты, состоящие из материала земного происхождения, не связанного непосредственно с отвердеванием расплавов и падением космичес ких тел;

их образование локализовано в гидро- и атмосфере около поверхности земной коры и связано с процессами отложения и выветривания твердофазного агрегата». Автор подчеркивает, что центральным элементом в его определении является понятие поверх ность земной коры, «которая выполняет в этой системе ключе вую, управляющую роль» [там же].

Таким образом, в обоих определениях подчеркивается гене тическая природа осадочных пород как образований экзоген ных - экзолитов, по В. Т. Фролову [238].

Известно, что классификации осадочных пород либо генетичес кие (например, у М. С. Швецова - 5 классов), либо вещественйо генетические (. М. Страхов, Н. В. Логвиненко - 10 классов).

Только в самое последнее время коллективными усилиями петер бургских и московских литологов создана «структурно-веществен ная классификация осадочных пород и их аналогов» [238], из которой по крайней мере формально был вовсе исключен генети ческий элемент. Эту классификацию авторы предлагают считать приоритетной (базовой естественно-научной), а все прочие, пост роенные на иных основаниях, - частными («необходимыми, но целевыми»).

Вопрос о том, какую классификацию следует считать «приори тетной» или «базовой», и соответственно о том, следует ли вообще пытаться создавать так называемую естественную классифика цию, - находится в центре классификационной проблемы, которая была сформулирована географом и геохимиком В. JI. Кожарой [136].

Классификационная проблема подверглась глубокой разработке крупным коллективом ученых разного профиля, объединенных в рамках классификационного движения, созданного и возглавленного в нашей стране в 80-х годах В. JI. Кожарой [136]. Большинство участников классификационного движения согласились с тем, что идеальных (базовых, естественных, приоритетных) классификаций не существует. Специальный науковедческий анализ показал, что естествоиспытатели редко задумывались над вопросом о цели клас сифицирования и о критериях качества созданных классифика ций - процесс классифицирования был и во многом остался инту итивным. Вследствие этого, пишет В. JI. Кожара, «интуитивные критерии того, чья классификация лучше, не дают надежды на окончание споров в обозримое время. Нужны рациональные крите рии» [136, с. 8].

1.2. Четыре генотипа осадочных пород в стратисфере Хотя на генетических и вещественно-генетических классифика циях было воспитано по меньшей мере два поколения советских ли тологов, в последнее время они пользуются дурной репутацией. Наи более резкую критику вещественно-генетических классификаций мы находим у проф. В. Т. Фролова: «Чем больше мы изучаем осадоч ные породы, тем очевиднее, что совместить в одной схеме генети ческую и петрографическую классификации невозможно. Осадочные породы полигенетичны, и генезис не находится в прямой корреляции с вещественным составом. Он непосредственно не дан в наблюде ниях, а лишь восстанавливается, чаще всего по косвенным призна кам, причем неполно, нередко ошибочно, с разной, иногда небольшой степенью вероятности. Поэтому ориентация в классификациях на выделение генетических подразделений чаще всего приводит к про извольному навешиванию генетических ярлыков...» [262, с. 27].

Вместе с тем генетические классификации отнюдь не отвер гаются: признается их огромная познавательная роль и предла гается просто не смешивать их с другими: «Генетические клас сификации, которые следует строить отдельно от петрографи ческих, служат для систематизации наших знаний о происхож дении пород. Они все больше участвуют и в самом научном познании как рабочие гипотезы, модели происхождения пород и руд..., ускоряющие сбор и обобщение фактического материала и обеспечивающие обоснованные палеогеологические построения...»

[262, с. 27].

Цитохимия нуждается в собственной «целевой» классификации, и вполне естественно, что в таком качестве может выступать только химическая классификация. Однако от генетических представлений никуда не деться - ведь даже сам термин «осадочные породы» уже является генетическим! Поэтому построению «целевой» химиче ской классификации весьма полезно предпослать общую генетичес кую типизацию осадочных пород. Назначение ее (в полном согласии с В. Т. Фроловым) - систематизировать знания о происхождении осадочных пород на самом высоком иерархическом уровне - уровне стратисферы.

Как ясно показал В. Т. Фролов [261], в понятии «генезис горной породы» необходимо различать две стороны: механизм образования и источник материала. Например, в определении «вулканогенно-осадоч ная порода» одновременно содержится информация о механизме обра зования (осадочный) и об источнике материала (вулканизм). В опреде лении «обломочная порода» заключена информация только о механиз ме образования (фрагментация или кластогенез), а в определении «терригенная порода» - информация о том, что источником материала были более древние горные породы континента.

Оказывается, для целей литохимии можно предложить удобную генетическую типизацию осадочных пород, используя только одну сторону понятия «генезис», а именно источник материала (рис. 1).

Как видно из схемы, выделяются всего четыре наиболее круп ных генетических типа осадочных пород (конечно, как подчер кивал М. С. Швецов, всегда существует и смешанный таксон).

Очевидно, что петрогенные породы - это петрокластические граувакки и аркозы, пирогенные - пепловые туфы, аквагенные все биохемогенные породы (карбонатные, кремневые, фосфатные, элювиальные, горючие, солевые). Литогенные - это, например, литокластовые граувакки или кварцевые песчаники, т. е. породы, материалом для которых послужили более древние осадочные или параметаморфические породы. При очевидной преемственности этой типизации с уже сущест вующими в ней имеются две принципиальные особенности.

Первая - отделение первозданных осадочных пород типа first cycle rock (как принято именовать их в западной седиментоло Заметим, что в 1986 г. нами выделялись только петрогенные и аквагенные породы с примечанием о возможности выделения пород литогенных, однако резкой грани между первыми и третьими не проводилось [302].

Магмы Метаморфические Орто- Магматические Биосфера горные породы горные породы Пара Перво зданные осадоч чые горные породы (I) (first сус Ierock) k I Петрог енные Пирог енные Аквагенные Литогенные (II) (second cycle rock) Литогенные (III) -*j (IV?) Рис. 1. Генетическая типизация осадочных пород [301, с. 5].

гии) от литогенных пород типа second cycle rock, образующихся при рециклизации былых осадочных и параметаморфических пород. В каждом новом биосферно-литосферном цикле (II, III и, может быть, IV?) с длительностью в сотни миллионов лет (отвеча ющей крупнейшим тектоническим циклам) состав осадочных пород все более дифференцируется (поляризуется), удаляясь от петроген ных граувакк и аркозов, еще очень близких по составу к материн ским базальтам или гранитам.

Вторая особенность - придание высокого таксономического ста туса породам пирогенным - вулканическим туфам. В существую щих генетических и вещественно-генетических классификациях они обычно «погребены» в таксоне «обломочные породы», т. е.

механизму образования отдается приоритет перед материнским веществом. Однако для литохимии второе гораздо важнее, чем первое. 2 В гл. 7 - 9 будет показано, что предлагаемая генетическая типизация служит естественной базой для решения некоторых задач диагноза в литохимии.

Необходимо отметить, что исключение пирокластических пород из группы обломочных еще в 1953 г. предлагал крупный ленинградский литологЛ. Б. Рухин, который выделял среди осадочных пород четыре таксона высшего ранга: 1) пиро кластические, 2) обломочные, 3) глинистые, 4) химические и биохимические (Цит.

по: [238, с. 11]).

1.3. Отличия петрогенных пород от литогенных.

Процессы рециклизации Петрогенные осадочные породы по своему составу ближе всего к исходным магматическим породам, хотя и подвергаются тем или иным изменениям в литогенезе. История их формирования имеет вид направленного процесса: выветривание = перенос = седимен тация = диагенез = (катагенез), к которому может добавляться стадия современного гипергенеза (нового выветривания). В отличие от петрогенных литогенные породы по меньшей мере один раз прошли полный цикл «выветривание = перенос = седиментация = диагенез = катагенез = (метаморфизм) 3 = выветривание = перенос = седиментация». В петрогенных породах обычно сохраняются исходные корреляции химических компонентов и как следствие этого - корреляции петрохимических модулей. Так, для них характерна позитивная корреляция титанистости и железисто сти (ТМ-ЖМ) и негативная корреляция щелочности и гидролизат ности (НКМ-ГМ).

Наименее измененные петрогенные породы типа first cycle rock представлены в основном дериватами гранитоидов - аркозами.

Такие аркозы распознаются по двум важным признакам: присутст вию биотита и сохранению плагиоклазов. Они могли образоваться только при относительно слабом выветривании - в аридном или холодном климате - и чаще всего входят в состав орогенных толщ, скорость накопления которых была высокой.

Например, палеогеновые (эоцен-олигоцен) аркозы в хр. Санта Илец (Южная Калифорния) богаче плагиоклазами (22.5 %), чем большинство других аркозов, и несут заметное количество тяжелых минералов (2 %) и биотита (1.3 %). Это объясняют особенностями выветривания в источнике сноса (гранитоиды хр. Трансверз в пустыне Мохаве): «Сохранение полевых шпатов (особенно плагио клаза) и относительно неустойчивых фемических минералов ука зывает на слабое химическое выветривание материнских пород»

[356, р. 197].

Сравнение нормативных составов материнских пород, аркозов и сланцев все же позволяет заключить, что даже при таком выветривании, которое считается аномально слабым, примерно половина исходных полевых шпатов превратилась в глинистые минералы. Правда, последние содержатся не столько в самих аркозах (6.3 %), сколько в переслаивающихся с ними глинистых сланцах (64 0Io). За счет осадочной дифференциации вещества (уход части глинозема и железа в глины) аркозы оказываются В этом цикле стадия метаморфизма, вообще говоря, не обязательна. Тектони ческая инверсия (воздымание, следующее за погружением) платформенных осадоч ных бассейнов, нередко с многокилометровыми толщами отложений, может выво дить в сферу гипергенеза (выветривания) неметаморфизованные породы, даже не достигшие последних ступеней катагенеза.

заметно более кислыми и несколько менее железистыми по сравнению с исходными гранитоидами.

Другим примером аркозов типа first cycle rock могут служить песчаники нижнемелового флиша в Южном Сихотэ-Алине. Как отмечает П. В. Маркевич, в них содержится заметное количество биотита (в сумме с мусковитом от 1 - 3 до 5 - 6 %). «Только из кристаллических пород мог быть размыт обломочный, очень све жий, почти неизмененный биотит, входящий в состав песчаников.

Вряд ли можно допустить, что он мог быть переотложен более одного раза, так как, будучи малоустойчивым в гипергенных усло виях, этот минерал быстро обесцвечивается, разрушается и заменяется хлоритом» [169, с. 30].

К числу петрогенных пород относятся и замечательные на тровые аркозы ачимовской толщи в Западной Сибири, содержащие в среднем 4.6 % Na 2 O и 2.6 % K 2 O. По данным петербургского литолога Б. А. Лебедева, 4 ачимовская толща охватывает отложе ния берриаса, валанжина и готерива и распространена на тер ритории почти всей Западной Сибири. Породы состоят (в %) из кварца (27), хлорита+гидробиотита, которых необычно много для аркозов (14), аутигенного альбита (4), калишпата и реликтового плагиоклаза, сильно замещенных гидромусковитом и серицитом, может быть, и парагонитом (в сумме 50-52). В малых количествах присутствуют лейкоксен, кальцит (1 %) и еще три кальциевых акцессория - апатит, сфен и эпидот. Обломки горных пород составляют до 3 % породы. Среди них удается определить средние и основные (?) эффузивы, а также проблематичные кремневые породы (скорее всего, окремнелые эффузивы).


Какой же субстрат мог породить ачимовские аркозы? Прежде всего следует исключить основные эффузивы, в которых не может быть столько щелочей (тем более - столько калия);

кроме того, они имеют гораздо более высокую титанистость.

Например, по средним данным А. Б. Ронова и др. [228], основные эффузивы имеют следующие величины титанового модуля (ТМ):

Геологический возраст TM эффузивов (ТЮ 2 /А1 2 0 3 ) 0. Фанерозой...

0. Рифей 0. Карелий 0. Поздний архей 0. Катархей Мы признательны нашему другу Б. А. Лебедеву за предоставление для литохи мической обработки аналитических данных.

Более приемлемыми в качестве возможного субстрата ачимовских аркозов пред ставляются гранитоиды. Так, по кларкам К. Турекьяна и К. Ведеполя можно по лучить следующие значения TM:

Разновидности гранитоидов TM Бедные кальцием (SiO 2 = 69.13, CaO = 2.21 %) 0. Богатые кальцием (SiO 2 = 67.21, CaO = 3.54 %) 0. Ачимовские аркозы, однако, имеют TM заметно более высокий, чем гранитои ды, - в среднем 0.040-0.045. В общем, в этом нет ничего невозможного, поскольку при далеком переносе осадочного материала (Б. А. Лебедев предполагает, что ис точник сноса располагался в Алтае-Саянской складчатой области) следует ожидать характерного для песчаных пород роста TM за счет природного шлихования (под робнее об этом см. в гл. 3).

Проверим, однако, еще одну возможность: не могла ли область питания быть существенно андезитовой? Обратившись к сводке А. Н. Заварицкого [106, с. 265], мы устанавливаем, что, согласно Р. Дэли (1933 г.), андезиты имеют следующие зна чения интересующих нас величин:

Андезиты SiO 2, % TM HKM Андезиты вообще 59.59 0.044 0. Слюдяные андезиты 62.25 0.065 0. П р и м е ч а н и е. H K M = (Na 2 O + К 2 0 ) / А 1 2 0 3.

Как видим, «андезиты вообще» подошли бы по своей титанистости, но трудно понять, каким образом в процессе переноса может настолько увеличиться содержа ние щелочных полевых шпатов (в ачимовских аркозах HKM = 0.47-0.48).

В итоге нам представляется наиболее правдоподобным, что в период формиро вания ачимовской толщи в источнике сноса преобладали породы типа плагиограни тов, богатые полевыми шпатами и биотитом. Для уточнения этого интересного во проса было бы полезным изучение индикаторных отношений элементов-примесей:

прежде всего РЗЭ, а также элементов группы Fe, распределение которых в кислых (гранитоиды) и средних (андезиты) породах имеет заметные различия. С удревнением осадочных или осадочно-метаморфических толщ в них возрастает доля петрогенных и снижается доля литогенных пород.

По мнению В. М. Синицына, «значительное распространение в от ложениях протерозоя граувакк, аркозов и гидрослюдистых глинистых сланцев может быть не столько следствием особого климата вре мени их образования (сухого или прохладного), сколько следствием недостаточной переработки материала этих осадочных пород вы ветриванием в силу их древнего возраста» [236, с. 62-63].

Особенно ярким подтверждением этой идеи может служить известный «аркозовый феномен». Как отмечает В· Н. Шванов [276, с. 179], в истории Земли было два пика накопления аркозовых песчаников: один в Карелии и другой еще более мощный в рифее.

Оба они генетически связаны с глобальной гранитизацией земной коры в конце архея. Возникшие гранитоиды разрушались в течение длительных континентальных перерывов, отвечавших, очевидно, кеноранскому (2800-2600 млн лет) и карельскому (2000-1900 млн Книга находилась в печати, когда проф. Б. А. Лебедев сообщил авторам, что этот диагноз полностью подтвердился новыми данными.

лет) диастрофизмам первого порядка [234]. Напротив, для фанеро зоя аркозы совсем не характерны и, по свидетельству В. Н. Шва нова, «среди типичных платформенных отложений, по-видимому, не встречаются» [276, с. 179].

Рециклизация, т. е. повторное воздействие процессов выветри вания и переноса (динамической сортировки осадка), имеет ряд следствий: 1) измельчение обломочных частиц и снижение содер жания в псаммитах полиминеральных обломков пород вследствие высвобождения мономинеральных зерен;

2) изменение значений петрохимических модулей и нарушение их первичной корреляции.

Например, по данным М. А. Беридзе [17], на южном склоне Б. Кавказа среди нижнеюрских песчаников присутствуют два гене тических типа: 1) петрогенные кварцевые, образовавшиеся за счет размыва субсинхронных кварцевых кератофиров;

2) литогенные граувакки, петрофондом которых послужил метаморфический фун дамент среднего состава. С помощью модульных диаграмм 6 можно показать, что эти песчаники заметно отличаются;

наиболее заметны различия по нормированной щелочности НКМ, отражающей соот ношение полевые шпаты / слюды: при формировании петрогенных песчаников она снижалась, а при формировании литогенных, на оборот, увеличивалась по сравнению с исходной величиной в субстрате.

Другим примером могут служить песчаники мелового и палеоге нового флиша Японии [336]. Часть из них имеет характерные признаки пород типа first cycle: позитивную корреляцию титанис тости и железистости (модулей Т М - Ж М ), негативную корреляцию гидролизатности и щелочности (ГМ-НКМ), низкий (близкий к исходному) титановый модуль. Другая же часть (палеогеновые песчаники верхней подгруппы Шиманто) при минимальном ГМ имеет более высокое значение TM, что может быть признаком рециклизации.

Аркозовые и родственные им полевошпатово-кварцевые песча ные породы могут формироваться при эрозии не только гранитов, но и разнообразных кислых параметаморфитов - гнейсов и крис таллических сланцев. В первом случае аркозы петрогенные, их рециклизация в современной биосфере происходит впервые (и порождает осадки типа second cycle);

во втором случае аркозы литогенные, их рециклизация происходит как минимум второй раз (и порождает осадки типа third cycle).

Примером могут служить аллювиальные отложения p. Heyc в Северной Каролине, которая дренирует петрогенные и литогенные аркозы триасового возраста [338]. Рециклизация этого материала в аллювии p. Heyc и ее притоков в обстановке теплого влажного климата, приводит к некоторому изменению первичного состава аркозов, впрочем, относительно небольшому. В аллювиальных пес Построение и применение модульных диаграмм будут предметом нашего под робного изложения в гл. 4.

ках происходит накопление кварца в наиболее грубых фракциях и продолжается начавшееся еще в первом цикле разрушение слюдис тых пород - вплоть до их полного исчезновения. Однако сущест венно, что этот процесс идет преимущественно в молодой коре выветривания, а не при транспортировке. Сильная корреляция содержания слюдистого вещества с размерностью частиц доказыва ет, что формирование тонких фракций идет за счет разрушения более крупных. У. Манн и В. Каварок [338] приходят к выводу, что наиболее четким петрографическим эффектом рециклизации явля ется увеличение отношения поликристаллический кварц / обломки кислых пород. Если сформулировать этот вывод в терминах лито химии, то при рециклизации аркозов должно наблюдаться сниже ние а) гидролизатного модуля ГМ и б) модуля нормированной щелочности HKM вследствие изменения соотношения «полевые шпаты/слюды» в пользу слюд.

Самым ярким эффектом осадочной дифференциации является, конечно, формирование толщ олигомиктовых кварцевых песчани ков. После фундаментальных работ.. М. Страхова [249] уже не осталось сомнений в том, что такие породы могут образоваться только в результате глубокого химического выветривания кислого субстрата. Однако достаточно ли однократного выветривания или же необходимо повторное выветривание осадочного материала?

Другими словами, могут ли кварцевые песчаники быть петрогенны ми образованиями типа first cycle или же они непременно являются породами литогенными - продуктом рециклизации более древних осадочных толщ с меньшим содержанием кварца? В этой связи очень интересны результаты С. Натана, изучавшего нижнеордовик скую турбидитную серию Гринланд на СЗ Новой Зеландии [346].

Весьма похожие породы следятся и на ЮВ побережье Австралии, доказывая былую принадлежность толщи к единому бассейну.

Толща мощностью не менее 5200 м и протяженностью свыше 400 км заполняет структуру типа трога. Она представляет собой чередование (в соотношении примерно 1:2) пластов аргиллитов и кварцевых «граувакк», которые, судя по малой доле обломков пород, правильнее называть олигомиктовыми песчаниками с хло рит-серицитовым цементом. Присутствие древнего обломочного циркона, который трактуется как плутоногенный, и доминация кварца не оставляют сомнения, что петрофондом могли служить только граниты или гнейсы, а «зрелость» материала указывает на процессы глубокого выветривания.

Было ли это выветривание однократным - непосредственно в источнике сноса? С. Натан считает это невероятным, учитывая огромные объемы толщи осадков и ее весьма однообразный харак тер: «Более того, глубокое выветривание должно бы обычно вести к образованию каолинита, который, очевидно, отсутствует" в серии Гринланд', нелегко также объяснить отсутствие калиевых полевых шпатов (которые обычно более устойчивы к выветрива нию, чем плагиоклазы). Кроме того, серия Гринланд не может рассматриваться изолированно, ибо кварцевый состав (вообще) характерен для ордовикских отложений Новой Зеландии и Австра лии. Это значит, что необходим источник сноса континентальных размеров» [346, р. 700]. В итоге С. Натан приходит к выводу, что серия Гринланд могла образоваться только в результате рециклиза ции былых осадочных толщ, уже существенно обогащенных квар цем, причем число циклов было больше одного.


.Одним из надежных литохимических признаков рециклизации служит резко повышенная величина титанового модуля TM. Как давно показал А. А. Мигдисов, TM обломочных пород увеличива ется вследствие процессов динамической сортировки материала природного шлихования.

Например, обработка двенадцати анализов кварцевых песчани ков и кварцитов карбонатно-терригенной субплатформенной фор мации D 3 - C i Армении [230] показывает, что эти высококремнезе мистые породы отличаются гипертитанистостью: средняя величина TM - от 0.139 до столь необычных значений, как 2.213! Очевидно, что мы имеем дело с хорошо отсортированным (и, скорее всего, рециклизованным, литогенным) обломочным материалом, из кото рого глинистая примесь удалена при многочисленных перемывах.

Вероятно, этот процесс максимально проявился в кварцитах породах наименее глинистых и наиболее титанистых.

Другим примером рециклизации являются девонские титанонос ные песчаники Тимана [116]. Здесь среднедевонские отложения (пи жемская свита) являются промышленно титаноносными: они содер жат в среднем от 2.20 до 8.9 % TiO 2. Наша обработка 231 анализа (из материалов И. Н. Бурцева) показала, что чистые кварцевые песчани ки верхнего девона (яранская свита) гораздо беднее титаном, чем среднедевонские (TiO 2 0.31-1.30 %), но неизменно показывают вы сокие значения TM: от 0.100 до 0.600. При нанесении точек на мо дульную диаграмму в координатах «ГМ (гидролизатный модуль)-ТМ (титановый модуль)» обнаруживается четкая негативная корреля ция, что отражает процесс природного шлихования песчаного осад ка - отмывку глинистой и относительное накопление тяжелой фрак ций. Все это позволяет считать, что чистые кварцевые песчаники D образовались в основном за счет перемыва и переотложения на шельфе песчаных осадков D 2 и в этом смысле могут квалифициро ваться как образования типа second cycle.

Еще более эффектным примером рециклизации могут слу жить девонские глинистые отложения на Среднем Тимане, где в 1977 г. ухтинские геологи вскрыли скважинами древнюю кору выветривания (KB) на глинисто-карбонатных породах верхнери фейской быстринской свиты [213].

Кора была метаморфизована и по внешнему виду почти не отличалась от известко вистых кварц-хлорит-серицитовых сланцев субстрата. По этой причине стало оче видным, что она вполне могла ранее быть не замеченной геологами, нацеленными на поиски «явных» неметаморфизованных бокситоносных кор девонского возраста.

Между тем, как показали анализы (табл. 2), обычного вида зеленовато-серые сланцы Таблица 13а С р е д н и й х и м и ч е с к и й состав пород и з д р е в н е й и д е в о н с к о й к о р в ы в е т р и в а н и я по субстрату к а р б о н а т н о - г л и н и с т ы х р и ф е й с к и х п о р о д на С р е д н е м Т и м а н е.

Составлено п о д а н н ы м В. П. А б р а м о в а и др. 1977 г. [213, с. 1 3 8 - 1 3 9 ] IV I Il III Va Vb Разные Наложенная кора Древняя кора типы кор Древняя Окислы кора (нормо- (щелочной Ti щелоч ной нормо- Алкалит Ti супергидролизат нормо гидролизат) гидролизат) гидролизат 6 7 2 3 32.70 39.33 31.20 43.95 16. 27. SiO 1.72 1.23 1.97 1. TiO 2 2.16 2. Al 2 O 3 39.31 32.00 36.15 30.15 47. 39. 2.14 10.02 2. Fe2O3 2.33 7.03 10. 8.35 9.20 4.27 3. FeO 9.26 8. 0. MnO 0.02 0.03 0.01 0.02 0. 1.66 1.57 2. MgO 1.45 0.71 0. CaO 0.13 0.11 0.27 0.61 0. 0. 0.48 0. Na2O 0.15 0.08 0. 0. 2.06 6.30 5.17 8. K2O 0.47 0. 0.03 0.03 0. P2O5 0.24 0.18 0. П. п. п. 7. 11.30 6.42 12.60 12. 8. Сумма 99.54 99.54 99.77 100.01 100. 99. 1.65 1.14 1.68 0. ГМ 2.14 4. ФМ 0.40 0.33 0.51 0.18 0.61 1. 0.81.

AM 1.24 1.16 1.47 2. 0. 0.044 0.038 0.055 0.065 0. TM 0. 0.26 0.34 0.41 0.17 0.41 0. ЖМ 0.06 0. HKM 0.21 0.15 0.01 0. 0.10 0.10 0.10 0. щм 0.20 0. П р и м е ч а н и е. 1. Во всех о д н о т и п н ы х т а б л и ц а х д а н ы л и т о л о г и ч е с к и е названия пород (верхняя строка) и (или) литохимические определения (см. гл. 2.5). 2. Р и м с к и е ц и ф р ы — кластеры, а р а б с к и е — с о с т а в ы в н е кластеров.

3. — ч и с л о а н а л и з о в.

оказались настоящими щелочными гидролизатами (кластеры I—III, V), вплоть до алкалитов (кластер IV). Сохранились даже элементы зонального профиля коры:

хлорит-серицитовая зона внизу и хлорит-диаспор-серицитовая вверху. Однако еще более замечательным оказался феномен рециклизации - вовлечение материала древ ней коры выветривания в новый осадочный цикл. Этот процесс здесь представлен двумя линиями (см. стрелки на рис. 2).

Линия 1 (кластер I = V a = Vb) - это формирование новой, нижнефранской KB с бемитом, каолинитом и поздним шамозитом;

второй эпизод корообразования привел к формированию пород более гидролизатных, чем древняя КВ.

Линия 2 (кластер I = IV) - это переотложение (в среднем девоне?) древней KB с накоплением в ней щелочей при некотором снижении гидролизатности (как бы возвратный процесс ресилификации с реощелачиванием) - так образовались срд недевонские (?) отложения в верховьях р. Цильмы. При этом бывшая в исходной коре позитивная корреляция Г М - Н К М исчезает.

Можно предположить, что древние KB, вовлеченные в рецикли зацию, не были одинаковыми. В одних случаях они были сущест ' I I ' ' О 2 4 6 8 (Na2O + K2O), % Рис. 2. Модульная диаграмма для пород из древней и девонской кор выветрива ния по субстрату карбонатно-глинистых рифейских пород на Среднем Тимане.

Составлено по данным В. П. Абрамова и др. [213, с.138-139].

KB: / -древняя;

2 - рециклизованная (среднедевонская?);

J - наложенная (франская);

4 - предполагаемое направление процессов.

венно слюдистыми (нарастание количества глиноземистой слюды сопровождается и ростом ГМ - отсюда позитивная корреляция ГМ с щелочами). В других случаях, вероятно, древняя KB была более полевошпатовой (в кластерах II-IV величина HKM заметно выше, чем в кластере I) и образовалась по двум субстратам - менее и более титанистому (соответственно кластеры III и II, IV), что было отчасти унаследовано в нижнефранской новообразованной коре (соответственно кластеры Va и Vb).

Как показал JI. В. Анфимов путем сравнения микроплотности кварцевых зерен, даже нижнерифейские терригенные толщи Юж ного Урала не являются петрогенными дериватами архейского кристаллического фундамента Русской платформы. Поступавший в рифейский осадочный бассейн обломочный материал был в основ ном продуктом рециклизации верхнекарельских (лопий-вепсий) терригенных толщ. Это объясняет характерную для рифейских обломочных пород хорошую окатанность и слабую отсортирован ность кварцевых зерен. A n f i m o v L. V. The terrigenous sediments sources in the Riphean basin of the South Urals // Precambrian Eur.: Stratigr., Struct., Evol. Miner.: MAEGS-9: 9th Meet.

Assoc. Eur. Geol. Soc. (St. Petersburg, 4 - 1 5 Sept., 1995). - St. Petersburg, 1995. P. 1 - 2.

Как известно, в стратотипическом разрезе рифея Южного Урала резко преобладают аркозы и субаркозы. Однако в лемезинской подсвите зильмердакской свиты верхнего рифея появляются экст ракварцевые песчаники. Все исследователи, изучавшие эти отложе ния, единодушны в том, что они суть продукты глубокого химиче ского выветривания кислого субстрата. В этой связи заметим, что уральские геологи JI. В. Анфимов, М. Т. Крупенин и В. Г. Петри щева установили заметные различия в распределении РЗЭ между отложениями верхнего рифея, с одной стороны, и среднего и нижнего - с другой, и высказали предположение о рециклизации последних в верхнерифейскую эпоху [7]. Таким образом, получа ется, что материал лемезинских песчаников был рециклизован дважды.

Известно, что в разрезе западного склона Урала и Приуралья существенно кварцевые песчаники или пески появляются еще неоднократно: в отложениях O 1 (тельпосская, она же - манитанырд ская, или обеизская, свита на Севере Урала), D 2 (алмазоносная такатинская толща), D 3 (пашийские песчаники), Cf («угленосный горизонт» в основании визе), J 2 (сысольская свита на территории Мезенской синеклизы). Как давно показано. М. Страховым, все они являются деривитами гумидных кор выветривания - членами лепигенных осадочных формаций [294]. Вместе с тем теоретически вполне допустимо участие в этих породах кварцевых зерен, рецик лизованных из более древних (например, рифейских) толщ. Однако для проверки корректности такой идеи нужны тонкие минералоги ческие и геохимические методы.

Краткие выводы 1. Так называемая классификационная проблема заключается в поисках наилучшей основы для классификации. Осадочные горные породы могут классифицироваться по различным основаниям.

Одним из таких оснований может служить химический состав, тем более что и многие из существующих литологических классифика ций при ближайшем рассмотрении имеют химическое (а не мине ралогическое) основание.

2. Генетическая типизация осадочных пород пронизывает все существующие классификации, даже если она не задана в явной форме. Однако лучше использовать генетические признаки лишь при выделении таксонов высшего ранга. Всего таких таксонов четыре: породы петрогенные, аквагенные, литогенные и пироген ные. При выделении этих таксонов использована только одна сторона понятия «генезис» - источник материала. При этом хими ческий состав петрогенных и пирогенных пород еще довольно близок к составу магматических пород, тогда как состав аквагенных и литогенных пород может быть резко поляризован в результате действия процессов «осадочной дифференциации» [217].

3. Такая дифференциация при формировании аквагенных пород связана с биохемогенными процессами ресинтеза минералов из водных растворов, тогда как при формировании литогенных оса дочных пород происходит рециклизация в гипергенном процессе ранее образованных осадочных или осадочно-метаморфических пород. Вследствие такой рециклизации (которая в геологической истории Земли могла повторяться, вероятно, до четырех раз?), химический состав некоторых литогенных пород (например, сущес твенно кварцевых песчаников), может также весьма резко отличать ся от состава магматических пород.

4. Важной особенностью литогенных (рециклизованных) пород является не только поляризация их химического состава, но и нарушение корреляций между компонентами, первоначально су ществовавших в магматических породах. 5. Прекрасным критерием для распознавания литогенных терри генно-обломочных пород, материал которых претерпел интенсив ную динамическую сортировку, может служить величина титаново го модуля TiO 2 ZAl 2 O 3 ).

ГЛАВА ХИМИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ:

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ «.Недостаток всякой, даже самой со вершенной, системы состоит именно в том, что она — система. То есть в том, что ей, по определению, ради своего сущес твования приходится нечто исключать, рассматривать нечто как чуждое и по стольку, поскольку это возможно, прирав нивать это чуждое к несуществующему».

Иосиф Бродский. Путешествие в Стамбул // Иосиф Бродский размером подлинника. - Л., 1990. — С. 28.

Выше отмечалось, что литохимия нуждается в собственной классификации осадочных пород, а именно - в классификации на химической основе. После программной статьи А. Ф. Белоусова «Об основаниях петрохимической классификации эффузивных пород» [16] уже мало кто из исследователей сомневается в том, что Как нам указал рецензент этой книги проф. В. Н. Шванов, ценные разработки по вопросу о тонких геохимических отличиях эндогенного и экзогенного материала осадочных пород содержатся в трудах Ю. К. Буркова. Одним из таких трудов явля ется малоизвестная брошюра «Математическая обработка геохимических данных с целью моделирования строения и генезиса осадочных толщ при проведе- нии реги ональных геологических исследований. Методические рекомендации / Ю. К. Бур ков. В. С. Певзнер, И. Д. Македон и др. - СПб., 1992. - 70 с.

химический состав (а не только минеральный) вполне может быть положен в основу классификации магматических пород. Это убеж дение подтвердила и практика петрологии последних десятилетий химический состав выступает в петрологии как первое основание классификаций и далее появляется не раз при выделении таксонов более низкого порядка [23]. Действительно, для магматических пород химический состав - это фундаментальная характеристика, от которой в значительной степени зависят и минерально-структур ные характеристики.

Однако в отношении осадочных пород дело представляется на первый взгляд совершенно по-иному. Далеко не очевидно, что и для них химический состав является той же степени фундаментальной характеристикой, что и минерально-структурный. 1 Ведь последний тесно связан с генезисом пород и представляется гораздо более существенным, чем химический состав. На ум сразу же приходят примеры осадочных пород практически одинакового химического состава, но совершенно разной природы: кварцевый песчаник (обломочная терригенная порода) и фтанит (биохемогенная крем невая порода);

известняк детритовый (обломочная карбонатная порода) и известняк пелитоморфный (хемогенная или биогенная карбонатная порода);

кварцевый песчаник с обильным карбонат ным цементом (обломочная порода) и кремнистый известняк (био хемогенная порода) и т. п. В этих примерах структурная (даже не минеральная) характеристика настолько важна, а химическая настолько второстепенна, что всякая мысль о химическом основа нии классификации представляется абсурдной.

С полной ясностью вопрос о роли химической классификации сформулирован ленинградским литологом В. Н. Швановым приме нительно к классификации песчаных пород: «Поскольку химический состав песчаников складывается из нескольких вещественных ком понентов, а минерально-петрографический вид песчаной породы устанавливается на основе состава и соотношений только ком понентов обломочных, никогда не удастся создать такие класси фикационные схемы химического состава, которые были бы тож дественны классификационным схемам, построенным по составу обломков... Классификация по химическому составу, на каких бы параметрах она ни строилась, не может являться самостоятель ной таксономической и номенклатурной системой, а лишь вспомо гательной, переводящей на язык химических элементов те катего рии, которые установлены на основе соотношений между реально В переведенном у нас в 1934 г. капитальном учебнике Г. Розенбуша «Описа тельная петрография», на котором было воспитано целое поколение советских гео логов, в отношении «слоистых» (осадочных!) пород говорилось вполне недвусмыс ленно: «...состав материи [в них] не находится во внутренней причинной связи со всем веществом породы», вследствие чего «систематика их не может покоиться на таком прочном основании, как это мы имеем для изверженных пород» (Розенбуш, 1934, с. 471;

цит. по: [238, с. 10]).

наблюдаемыми и учитываемыми обломочными компонентами»

[276, с. 129-130].

Столь решительное предпочтение минерально-структурной классификации химической (а в этом вопросе все литологи соли дарны) В. Н. Шванов обосновывает тем, что первая отражает гене тические представления, а вторая - не отражает.

Другой крупный российский литолог проф. В. Т. Фролов подво дит под свою критику философскую базу «системного подхода»:

«Иногда в целях универсализации разделения осадочных пород строят их классификации по химическому составу и выдают их за основные. Однако этим нарушается главное требование - подраз делять систему (или объединять в систему) по непосредственно «подстилающему» уровню организации вещества. Химический со став для горных пород таковым не является и может быть системным признаком лишь для классификации минералов»2 [262, с. 27-28].

На самом деле приведенные примеры и соображения литологов отнюдь не опорочивают идею химической классификации. Они лишь подсказывают нам следующие положения.

Во-первых, не следует строить химическую классификацию в качестве замены литологической - ошибка, допущенная нами в 1986 г. [302]. Химические классификации создаются для нужд геохимии, а не литологии.

Во-вторых, противопоставление даже новейших структурно-ве щественных классификаций В. Т. Фролова [261, с. 260] и коллек тива литологов [238] химической не лишено лукавства. Под «ве щественным составом» понимается минеральный состав, а ведь сама систематика минералов строится на химической основе (силикаты, оксиды, фосфаты и пр.)! Мы уже видели, что все классы осадочных пород в классификации Ю. П. Казанского [194, с. 22] по сути своей являются химическими классами. Точно так же, разве таксоны В. Т. Фролова [261] не являются по сути химическими:

«I. Окисные, И. Солевые, III. Органические, IV. Силикатные»?

Наконец, в-третьих, инструментарий химической классифика ции должен быть достаточно богатым, чтобы отразить различия в составе даже близких по валовому химическому составу горных пород. Остается посочувствовать философски непросвещенным петрологам: ведь в современной петрологии классификации уже давно стали химическими, и никого не смущает, что химический состав - это не «подстилающий уровень организации вещества»!

3 Например, можно без труда отличить кварцевый песчаник от фтанита по величине титанового модуля TM (за редким исключением спонголитов, TM кварце вых песчаников типа second cycle намного выше, чем TM фтанитов), не говоря о том, что эти породы почти всегда заметно отличаются по щелочности (НКМ фтанитов выше), по натровости (HM фтанитов выше), по железистости (ЖМ фтанитов выше) и по содержанию C o p r (во фтанитах намного больше). Мы не берем в рассмотрение элементы-примеси, по содержанию которых (например, V, Mo, Se, Cr) фтанит не имеет ничего общего с кварцевым песчаником.

2.1. Некоторые исходные принципы Как отмечает В. JI. Кожара, классификационная проблема «ос ложнена множеством априорных истин - идей, питаемых скорее внутренними убеждениями, верой, чем соображениями рациональ ного характера. Априорного, часто не писанного (скрытого между строк) у классификаторов и теоретиков классификации чересчур много. Эта аксиоматика представляет собой девственную по росль, которой еще не касалась бритва Оккама. Почти очевидно, что есть бесплодные идеи» [136, с. 13]. Нет никакого сомнения, что бесплодные идеи есть и у нас. Одну из них (морфоструктурное основание классификации) мы разберем ниже, в разделе 2.3. Однако мы попытаемся эксплицировать наши исходные принципы - для того, чтобы их не приходилось изыскивать «между строк».

1. Цель химической классификации. Зачем нужна химическая классификация, если есть литологические, тем более - если кол лективными усилиями петербургских и московских литологов со здана, наконец, современная структурно-вещественная система тика осадочных пород и их аналогов [238], свободная от изъянов предыдущих (генетических и вещественно-генетических) класси фикаций?

Приходится еще раз повторить: химическая классификация необходима не для литологии, а для геохимии, а именно - для того ее раздела, который мы называем литохимией. Не случайно боль шинство химических классификаций создавалось геохимиками, а не литологами. Цель химической классификации - превратить «данные» (показатели химического анализа осадочной породы) в «информацию». Эта информация является генетической - она представляет собой знание об источнике материала и механизме образования осадочной породы [261].

Химическая классификация используется в двух существенно различных ситуациях: а) при наличии достаточно полной литоло гической информации;

б) при недостатке или при отсутствии такой информации.

В первой ситуации она дает литологу и геохимику определенную дополнительную информацию о горной породе - такую, которую не удается извлечь только из литологических данных. Ни на что большее в данной ситуации она претендовать не может. Например, повышенная магнезиальность некой пелитоморфной породы может указывать на присутствие в ней пирогенной примеси и дать осно вание для генетической аттестации породы как туффоида.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 13 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.